公路湿陷性黄土路基分析与处理

2014-04-16刘天林潍坊市坊子区公路局

经济技术协作信息 2014年17期

刘天林/潍坊市坊子区公路局

公路湿陷性黄土路基分析与处理

刘天林/潍坊市坊子区公路局

在我国的部分地区存在着湿陷性黄土的地质现象，在这些地区开展公路工程建设时往往需要面临较大的路基处理施工难题。这是由湿陷性黄土路基的力学性质所决定的。但是若不对其进行有效处理，由会严重影响到公路工程施工质量，因而必须要对实际工况进行全面分析并采取有效地基处理措施。

公路；湿陷性黄土；路基；处理

所谓湿陷性黄土，就是指在干燥的环境中，该土质的强度很大，压缩性较低，然而一旦遇水后，该土质的强度就会大幅度下降，压缩性高，易出现沉陷变形的情况。尤其是外力作用下，这种变形程度会更大，从而给地面上的建筑、公路等工程带来严重危害。

一、公路湿陷性黄土路基沉陷的成因分析

就目前来讲，公路湿陷性黄土路基出现沉陷的现象主要有两种，分别是新填土部分出现自沉现象，以及原地基出现沉陷问题。其中前者所引起的沉陷变形一般不会对公路产生太大的影响，但是后者所引起的沉陷变形则会对公路路面造成严重破坏。其各自的沉陷成因分别如下所示：

1.新填土的自沉成因。公路路基上部的新填土出现沉陷变形情况一般都不是骤然沉陷的，而是经过一段时间后逐渐沉陷的。在公路通车前，该沉陷多为黄土自重引起的沉陷。而公路通车后加上行车荷载，又会产生一定的沉陷。但是在施工中一般都会对新填土进行压实处理，使得新填土层的密度较大，所以即使有沉陷变形，沉陷量也不大，变形程度不高。

2.原路基的沉陷成因。原路基沉陷是造成路面破坏的主要原因，其沉陷量一般较大，且沉陷速度也相对较快，是公路工程中最需要重视的一种沉陷变形情况。原路基之所以会出现变形情况，主要是因为路基土体受到了较大的外力，同时土层内部存在空隙。

二、路基破坏机理分析

在分析湿陷性黄土对路基产生的破坏机理时，首先要明确其沉陷机理。事实上，湿陷性黄土本身就是一种相对较新的土质，生成时间只有短短的几百年历史，因而其自身固结能力较差，使得其结构较为松散，土质之间的空隙较大，强度不高。但是在未遇水之前，其内部土体颗粒会形成一定的机械咬合作用和分子之间的胶结作用，使得土层的强度还相对较大。但也经不起过大外力的作用，因为外力作用过大时就会破坏颗粒间的机械咬合，使得土层骨架断裂，造成土体沉陷。而一旦遇水后，土体颗粒就会被软化而溃散，强度大大降低，从而引起较大的沉陷变形。

而一旦土层发生沉陷变形，就会给路基造成严重破坏。这是因为在湿陷性黄土地段，填筑路基的抗剪性能很差，在沉陷量严重不一致时，路基将形成断裂。部分软弱地段的地基经过换填、挤密、强夯、胶结等方法处理后，其土层结构中的孔隙减少，土层致密，使地基承载力及抗压缩性都显著提高，经过处理的土体将不再具有湿陷性和明显的压缩性。此时地基的压缩量与未经处理的地基衔接处将形成明显的沉陷差，使路基断裂。另外，路基与一般构筑物衔接处也存在不均匀沉陷的情况。

三、公路湿陷性黄土路基的处理技术措施

基于上述分析可得知，公路工程若经过湿陷性黄土地段，就需要提前做好路基处理工作，以免在公路施工完成后投入使用时发生沉陷现象。若此时再进行修补加固处理，不但会增大施工成本，降低公路运行效率，而且还可能会引起伤亡。那么在施工中采用哪些处理技术才不能避免这些问题的发生呢？在此笔者认为应该根据实际情况选择合理的措施，可以采用下述几种处理技术方法：

1.超压固结技术。超压固结是以时间充裕为前提的，新填筑路基完成后，在路基上堆载超过路基计算压力值一定量值的荷载，对路基进行预压一段时间（此时间参数一般按超压值来确定）的超压值P‘与路基填土引起的压力值P相比，乘以超压时间加上路基本身预压时间t`，应为T=P'（P'/P）×t`，一般为一年到一年半的时间。

2.强夯处理技术。选用强夯处理时，应先进行现场实验，强夯地基的黄土饱和度不应大于80%；强夯位置距离居民区不小于150m；横路基向强夯范围至征地边界；对于黄土饱和度大于80%或距离居民区小于150m的路段，按设计文件中要求考虑使用灰土桩处理或换填50cm后5%灰土处理。一般路基强夯范围为用地界，夯点间距4m，正三角形布置，间隔挑夯，单击夯能视地基湿陷性类型，湿陷等级以及湿陷性黄土厚度综合确定，单击最后两击夯沉量不大于5m m。点夯以后将地面平整，以1000 kN.m夯击能满夯，夯印彼此搭接，满夯两遍，每次满夯后都应将地面重新平整。点夯次数、沉降量由试验段施工确定。施工时满夯结束平整后，以每100m2不少于1点的频率检验沉降值。

3.挤密处理技术。挤密桩处理适合于需处理地段不大的场所或不适合强夯处治的场所，挤密桩可采用振动碎石，打入粘土或灰土等形式。例如采用灰土桩时，桩径应采用40cm，三角形布置，路基基底处理桩心距为1.5m，桥台及台后灰土桩桩心距根据承载力要求采用1.0m～1.3m，桩体灰与土体积配合比2：8，压实度不小于97%，桩间土平均压实度不小于93%。桩孔深度视填土高度，地基湿陷类型、湿陷等级以及湿陷性黄土厚度综合确定，地基处理宽度为护坡道外缘。施工过程中，工艺控制、数据指标均应通过试验段施工来确定。施工结束后，由施工单位和监理进行数点不小于3%的点挖验检测。

4.化学加固技术。化学加固地基是一种效果明显的处治办法，目前国外主要采用注入水玻璃的办法，效果较为理想。以上方法外，还有预浸水法、重锤夯击法、增加板结层等，但经验不太成熟时，宜慎采用。

5.采用支挡与防护措施。在湿陷性黄土路基的处理中，还可以通过采取支挡或防护的方式来实现有效处理。但从目前情况来看存在类型单一、工程措施力度不足、对局部位置没有进行综合处治、彻底根除隐患等不足，影响公路，尤其是干线公路运输的整体效益。应进一步加强此方面的研究和应用。